CSTM-金屬材料 高溫洛氏硬度試驗方法

ICS77.040.10H22團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CSTMXXXXX-202X金屬材料高溫洛氏硬度試驗方法Metallicmaterials-hightemperatureRockwellhardnesstestmethod202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施發(fā)布中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布T/CSTMXXX-2019金屬材料高溫洛氏硬度試驗方法范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了金屬材料高溫洛氏硬度和表面高溫洛氏硬度試驗的原理、符號及說明、試驗設(shè)備、試樣、試驗方法及試驗報告等要求。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T230.1 金屬材料洛氏硬度試驗第1部分：試驗方法GB/T230.2 金屬材料洛氏硬度試驗第2部分：硬度計（A、B、C、D、E、F、G、H、 K、N、T標(biāo)尺）的檢驗與校準(zhǔn)JJG141工業(yè)用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程JJG351工業(yè)用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程原理將試樣放置于特制的電阻加熱爐內(nèi)，加熱到目標(biāo)溫度并保溫后，將壓頭按圖1分兩個步驟壓入試樣表面，初試驗力加載后，測量初始壓痕深度。隨后施加主試驗力，在卸除主試驗力后保持初試驗力時測量最終壓痕深度，洛氏硬度根據(jù)最終壓痕深度和初始壓痕深度的差值h及常數(shù)N和S（見表2），用式（1）計算高溫洛氏硬度：高溫洛氏硬度（1）符號及說明符號及說明見圖1、表1及表2。說明：1——在初試驗力F0下的壓入深度；2——在主試驗力F1引起的壓入深度；3——卸除主試驗力F1后的彈性回復(fù)深度；4——殘余壓入深度h；5——試樣表面；6——測量基準(zhǔn)面；7——壓頭位置。高溫洛氏硬度試驗原理圖高溫洛氏硬度標(biāo)尺高溫洛氏硬度標(biāo)尺硬度符號b壓頭類型初試驗力F0/N主試驗力F1/N總試驗力F/N適用范圍AHRA金剛石圓錐98.07490.3588.420HRA~95HRABHRB直徑1.5875mm球98.07882.6980.710HRB~100HRBCaHRC金剛石圓錐98.071373147120HRC~70HRCDHRD金剛石圓錐98.07882.6980.740HRD~77HRDEHRE直徑3.175mm球98.07882.6980.770HRE~100HREFHRF直徑1.5875mm球98.07490.3588.460HRF~100HRFGHRG直徑1.5875mm球98.071373147130HRG~94HRGHHRH直徑3.175mm球98.07490.3588.480HRH~100HRHKHRK直徑3.175mm球98.071373147140HRK~100HRK15NHR15N金剛石圓錐29.42117.7147.170HR15N~94HR15N30NHR30N金剛石圓錐29.42264.8294.242HR30N~86HR30N45NHR45N金剛石圓錐29.42411.9441.320HR45N~77HR45N15THR15T直徑1.5875mm球29.42117.7147.167HR15T~93HR15T30THR30T直徑1.5875mm球29.42264.8294.229HR30T~82HR30T45THR45T直徑1.5875mm球29.42411.9441.310HR45T~72HR45Ta、如果壓痕具有合適的尺寸，試驗允許范圍可延伸至10HRC；b、使用硬質(zhì)合金球壓頭的標(biāo)尺，硬度符號后面加“W”；使用鋼球壓頭的標(biāo)尺，硬度符號后面加“S”。符號及縮寫術(shù)語符號/縮寫術(shù)語說明單位F0初試驗力NF1主試驗力（總試驗力減去初試驗力）NF總試驗力NS給定標(biāo)尺的標(biāo)尺常數(shù)mmN給定標(biāo)尺的全量程常數(shù)--h卸除主試驗力，在初試驗力下壓痕殘留的深度（殘余壓痕深度）mmHRAHRCHRD高溫洛氏硬度HRBHREHRFHRGHRHHRK高溫洛氏硬度HRNHRT高溫表面洛氏硬度高溫洛氏硬度的表示高溫洛氏硬度的表示必須包含硬度值、硬度符號、標(biāo)尺符號、球形壓頭類型以及測試溫度，示例如下：試驗設(shè)備洛氏硬度計硬度計應(yīng)符合GB/T230.2規(guī)定，在要求的試驗力范圍內(nèi)施加規(guī)定的試驗力。壓頭金剛石圓錐壓頭和立方氮化硼（CBN）圓錐壓頭錐角為120°，頂部曲率半徑為0.2mm，并符合GB/T230.2的要求，如測試溫度超過600℃，應(yīng)選用CBN材質(zhì)的壓頭。硬質(zhì)合金球壓頭和CBN球壓頭的球直徑為1.5875mm或3.175mm，并符合GB/T230.2的要求。高溫洛氏硬度計的加熱裝置高溫洛氏硬度的高溫是通過微型電阻爐加熱，電阻爐與測試設(shè)備間必須加水冷，避免高溫對硬度計的損壞；電阻爐內(nèi)部放置試樣的平臺應(yīng)與硬度計絲杠剛性連接，防止震動影響測試結(jié)果。同時應(yīng)該將整個裝置置于惰性氣體保護(hù)氣氛中，還可以通入還原性氣體還原試樣表面的微氧化現(xiàn)象。溫度的允許偏差加熱裝置應(yīng)能使試樣加熱到目標(biāo)溫度θ。試樣測試過程中允許的溫度偏差見表3。溫度的允許偏差表規(guī)定溫度θ/℃θi與θ的允許偏差/θ≤600±3600±4800<θ≤1000±5對于高于1000℃的試驗，溫度允許偏差應(yīng)由雙方協(xié)商確定。指示溫度θi溫度測量裝置溫度測量裝置的最低分辨力為1℃，允許誤差應(yīng)在±0.004θ℃或±2℃之內(nèi)（θ為設(shè)定的測試溫度），取其大值。熱電偶應(yīng)符合JJG141，JJG351的要求，應(yīng)不低于Ⅱ級。溫度測量系統(tǒng)的檢驗溫度測量系統(tǒng)應(yīng)在試驗溫度范圍內(nèi)檢驗，檢驗周期不超過3個月。如果溫度測量系統(tǒng)能每天自動標(biāo)定，或過去的連續(xù)檢驗已經(jīng)表明無需調(diào)節(jié)測量裝置均能符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，檢驗周期可延長，但不得超過12個月。檢驗報告中應(yīng)記錄誤差。應(yīng)采用相應(yīng)檢定規(guī)程進(jìn)行檢驗。氣氛室氣氛室為有惰性氣體保護(hù)的用于放置硬度計主機(jī)和進(jìn)行手動操作的手套箱，惰性氣體純度為99.999%。氣氛室需配有氣體循環(huán)、清洗、凈化功能的裝置，通過連接水氧含量監(jiān)測系統(tǒng)，保證氣氛室內(nèi)氧含量、水含量均小于50ppm或更好，減少試樣高溫氧化。冷卻系統(tǒng)配置專用水冷系統(tǒng)以保護(hù)硬度計核心部件。試樣試樣加工試樣表面應(yīng)光滑平整，測試表面需與下表面平行，并且不應(yīng)有氧化皮及外界污物，尤其不應(yīng)有油脂，建議試樣表面粗糙度Ra不大于0.8μm，除非產(chǎn)品或材料標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定。試樣的制備應(yīng)使受熱或冷加工等因素對試樣表面硬度的影響減至最小。尤其對于殘余壓痕深度淺的試樣應(yīng)特別注意。試樣尺寸高溫洛氏硬度試樣的尺寸應(yīng)根據(jù)微型電阻爐爐膛大小以及載物臺尺寸綜合考量，試樣的最大厚度不應(yīng)超出微型電阻爐有效加熱爐膛深度；最小厚度應(yīng)按照GB/T230.1的附錄B中的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，為了便于高溫硬度測試，對于厚度較薄的試樣應(yīng)在試樣下增加適合尺寸的剛性墊片。一般來說，對于用金剛石圓錐壓頭進(jìn)行的試驗，試樣或試驗層的厚度應(yīng)不小于殘余壓痕深度的10倍；對于用球壓頭進(jìn)行的試驗，試樣或試驗層的厚度應(yīng)不小于殘余壓痕深度的確15倍。除非可以證明使用較薄的試樣對試驗結(jié)果沒有影響。通常情況下，試驗后試樣背面不應(yīng)有變形出現(xiàn)。對于特別薄的薄板金屬，應(yīng)符合HR30TSm和HR15TSm標(biāo)尺的特別要求，按照GB/T230.1中的附錄A進(jìn)行。在凸圓柱面和凸球面上試驗時的高溫洛氏硬度測試時，必須對測試結(jié)果進(jìn)行修正，其修正方法應(yīng)參照GB/T230.1中附錄E、附錄F執(zhí)行。本標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定在凹面上試驗的修正值，在凹面上試驗時，應(yīng)專門協(xié)商。試驗方法試驗溫度試驗一般在室溫～1200℃下進(jìn)行，溫度精度應(yīng)滿足5.3.1的要求。加熱速度由于微型電阻爐爐膛尺寸與測試試樣尺寸均比較小，可以較快的速度升溫。規(guī)定根據(jù)設(shè)備微型電阻爐爐膛的有效加熱體積V體(立方厘米)，按照公式（2）進(jìn)行計算加熱速度vc（℃/min）：（2）保溫時間為保證特定溫度下試樣受熱均勻，當(dāng)加熱到目標(biāo)溫度并穩(wěn)定后需進(jìn)行保溫處理，至少保溫10min。試樣應(yīng)平穩(wěn)地放在剛性支承物上，并使壓頭軸線與試樣表面垂直，以避免試樣產(chǎn)生位移。在大量試驗前或距上次試驗超過24h，以及變換和更換壓頭或載物臺之后，應(yīng)按照GB/T230.1附錄C和附錄D中的方法進(jìn)行檢查，確保硬度計的壓頭和載物臺安裝正確。上述調(diào)整后應(yīng)至少舍棄前兩次試驗結(jié)果。使壓頭與試樣表面接觸，無沖擊、振動、擺動和過載地施加初試驗力F0，初試驗力保持時間不應(yīng)超過3s。初始壓痕深度的測量。手動（刻度盤）硬度計需要給指示刻度設(shè)置定點或設(shè)置零位。自動（數(shù)顯）硬度計的初始壓痕深度測量是自動進(jìn)行的，不需要使用者進(jìn)行輸入，同時初始壓痕深度的測量也可能不顯示。無沖擊、振動、擺動和過載地施加主實驗力F1，使實驗力從初試驗力F0施加至總試驗力F，其主實驗力的加載時間為1~8s。所有HRN和HRT表面高溫洛氏硬度的主實驗力加載時間不超過4s。總試驗力F保持時間為5?3+1s，卸除主試驗力F1，以初試驗力F0高溫洛氏硬度值用表2中給出的相應(yīng)公式由殘余壓痕深度h計算得出，通常從測量裝置中直接讀數(shù)，圖1中說明了高溫洛氏硬度測試的實驗原理。對于在凸圓柱面和凸球面上試驗時的高溫洛氏硬度測試時，應(yīng)按照6.4的要求進(jìn)行修正。試驗過程中，硬度計應(yīng)避免受到?jīng)_擊和振動。兩相鄰壓痕中心之間的距離至少應(yīng)為壓痕直徑的4倍，并且不應(yīng)小于2mm；任一壓痕中心距試樣邊緣的距離至少應(yīng)為壓痕直徑的2.5倍，并且不應(yīng)小于1mm。如無其他規(guī)定，每個試樣上的試驗點數(shù)不少于5點，第1點不計。結(jié)果的給出如無其他規(guī)定，每個溫度試樣上的測試點數(shù)不少于5點，第1點不計，同時建議對每個試樣給出五個點的硬度測試值。實驗報告除非另有規(guī)定，試驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：a）本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編號；b）試驗結(jié)果；c）不在本部分規(guī)定之內(nèi)的操作；d）影響試驗結(jié)果的各種細(xì)節(jié)；e）如果施加總試